本發(fā)明屬于有機(jī)合成領(lǐng)域，涉及一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法。

背景技術(shù)：

n-正丙基乙酰胺(cas：5331-48-6)，其分子式為c5h11no，相對(duì)子質(zhì)量為101.15，分子結(jié)構(gòu)如下所示：

n-正丙基乙酰胺是一種重要的酰胺類(lèi)有機(jī)合成中間體，同時(shí)也能作為一種溶解性能良好的高沸點(diǎn)溶劑使用在有機(jī)合成中。

目前報(bào)道的有以下幾種生產(chǎn)方法：

方法1：taochen,gaofengzeng,zhipinglai,kuoweihuan,journalofmembranescience,2016,515:212-218，告知了用乙醇和正丙胺為原料，1，4-二氧六環(huán)、四氫呋喃或甲苯為溶劑，米爾斯坦催化劑，叔丁醇鉀，在鈀/銀的陶瓷膜反應(yīng)器中，140-160℃反應(yīng)條件下反應(yīng)5小時(shí)，根據(jù)反應(yīng)溶劑的不同，收率可達(dá)到52-70％。該方法反應(yīng)容器，催化劑昂貴，且收率也并不高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。

方法2：maryammirza-aghayan,mahdiehmolaeetavana,rabahboukherroub,ultrasonicssonochemistry,2016,29:371-379，告知了以乙酸和正丙胺為原料，以磺化還原氧化石墨烯(rgo-so3h)為催化劑，并在超聲條件下，反應(yīng)20分鐘，生成n-正丙基乙酰胺，其收率可達(dá)95％。該方法轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)速度快，但是催化劑制備困難，價(jià)格昂貴，且超聲反應(yīng)裝置復(fù)雜。

方法3：以乙酸乙酯和正丙胺(摩爾比為2.8:1)為原料，以甲醇鈉為催化劑，甲醇為反應(yīng)溶劑，加熱回流反應(yīng)24小時(shí)，回流溫度60℃，冷卻過(guò)濾甲醇鈉，并蒸餾出未反應(yīng)的原料以及生成的乙醇，收率可達(dá)65％(us20120277444a1)。該方法反應(yīng)條件溫和，催化劑廉價(jià)易得；但是時(shí)間長(zhǎng)，收率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，所使用的管道化反應(yīng)生產(chǎn)裝置包括反應(yīng)盤(pán)管，反應(yīng)盤(pán)管的出口通過(guò)冷卻盤(pán)管后與高壓罐的進(jìn)口相連，高壓罐的出口處設(shè)有閥門(mén)；

該方法包括如下步驟：

1)、使反應(yīng)盤(pán)管內(nèi)充滿乙酸酯類(lèi)；

2)、用惰性氣體(例如氮?dú)?將反應(yīng)盤(pán)管內(nèi)的壓力(為體系內(nèi)壓力)充至3±0.2mpa，且調(diào)節(jié)反應(yīng)盤(pán)管內(nèi)的溫度為170～200℃；

3)、乙酸酯類(lèi)和正丙胺的混合溶液作為反應(yīng)原料以一定的流量進(jìn)入反應(yīng)盤(pán)管內(nèi)于170～200℃進(jìn)行反應(yīng)，控制該流量，從而使混合溶液在反應(yīng)盤(pán)管內(nèi)的停留時(shí)間為119.5～627min；

所述混合溶液中乙酸酯類(lèi)與正丙胺的摩爾比為1:0.5～2；

所得的反應(yīng)液經(jīng)冷卻盤(pán)管的冷卻后流入高壓罐內(nèi)，當(dāng)高壓罐內(nèi)的壓力高于5mpa時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)將高壓罐內(nèi)的反應(yīng)液排出，直至高壓罐中壓力下降至同步驟2)中所設(shè)定的反應(yīng)盤(pán)管內(nèi)的壓力時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)；

4)、從高壓罐中排出的反應(yīng)液蒸餾脫去未反應(yīng)原料(少量未反應(yīng)原料；即，乙酸酯類(lèi)和正丙胺)及作為產(chǎn)物的醇，得n-正丙基乙酰胺。

作為本發(fā)明的管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法的改進(jìn)：

乙酸酯類(lèi)為乙酸乙酯、乙酸甲酯或乙酸丙酯。

對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物為乙醇、甲醇、正丙醇。

作為本發(fā)明的管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法的進(jìn)一步改進(jìn)：

反應(yīng)盤(pán)管的總?cè)莘e為251ml，步驟3)中乙酸酯類(lèi)與正丙胺的混合溶液進(jìn)入反應(yīng)盤(pán)管時(shí)的流量為0.40～2.10ml/min。

本發(fā)明的管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，反應(yīng)原料為乙酸乙酯或乙酸甲酯、乙酸丙酯與正丙胺的混合溶液，無(wú)溶劑，無(wú)催化劑。

本發(fā)明采用如圖1所述的反應(yīng)裝置，該方法具體包括以下步驟：

(1)在量筒1加入乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)，將體系內(nèi)閥門(mén)全開(kāi)，采用大流速10ml/min使反應(yīng)盤(pán)管內(nèi)充滿乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)；將量筒內(nèi)剩余乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)回收，加入作為反應(yīng)原料的乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)和正丙胺，乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)和正丙胺的摩爾比為1:0.5-2。

(2)用氮?dú)鈱Ⅲw系內(nèi)壓力充至3±0.2mpa，關(guān)閉高壓罐出口處的閥門(mén)。打開(kāi)油浴鍋，設(shè)定溫度為170-200℃，打開(kāi)攪拌槳，等待溫度上升至反應(yīng)溫度。

(3)在柱塞泵處設(shè)定流量0.40-2.10ml/min，開(kāi)始進(jìn)料反應(yīng)。注意觀察高壓罐處的壓力表的示數(shù)，當(dāng)壓力高于5mpa時(shí)，打開(kāi)高壓罐出口處的閥門(mén)，將反應(yīng)液放入收集罐中，直至高壓罐中壓力下降至3±0.2mpa，關(guān)閉高壓罐出口處的閥門(mén)。

(4)待反應(yīng)原料反應(yīng)完畢后，在量筒中加入乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)，使反應(yīng)盤(pán)管內(nèi)充滿乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)，再關(guān)閉泵，閥門(mén)，油浴鍋，攪拌槳等裝備。

(5)打開(kāi)高壓罐出口處的閥門(mén)，收集高壓罐中的反應(yīng)液。常壓下，蒸餾脫除少量未反應(yīng)原料及清洗用乙酸乙酯(乙酸甲酯，乙酸丙酯)等，即可得到反應(yīng)產(chǎn)物n-正丙基乙酰胺。

本發(fā)明的n-正丙基乙酰胺的合成反應(yīng)方程式如下：

本發(fā)明是一種無(wú)溶劑、無(wú)催化劑、收率高、無(wú)副產(chǎn)物的管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法。采用管道化反應(yīng)技術(shù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺，近似于平推流反應(yīng)器，返混小；生產(chǎn)能力大；在線反應(yīng)量小，生產(chǎn)安全；設(shè)備投資??；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；適宜于規(guī)模生產(chǎn)。

綜上所述，本發(fā)明的管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，具有如下優(yōu)勢(shì)：

1、反應(yīng)在管道化反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，具有管道化反應(yīng)的所有優(yōu)勢(shì)如：返混小；生產(chǎn)能力大；在線反應(yīng)量小，生產(chǎn)安全；設(shè)備投資?。划a(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

2、反應(yīng)無(wú)溶劑，無(wú)催化劑加入，且沒(méi)有副反應(yīng)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，綠色環(huán)保幾乎無(wú)三廢產(chǎn)生。

3、產(chǎn)品和原料沸點(diǎn)差距大，可通過(guò)簡(jiǎn)單蒸餾等方式分離，后處理簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是管道化反應(yīng)器與其他設(shè)備連接的生產(chǎn)裝置示意圖。

1-量筒，2-柱塞泵，3-油浴鍋，4-反應(yīng)盤(pán)管，5-攪拌槳，6-冷卻盤(pán)管，7-高壓罐，8-收集罐，9～11-壓力表，12～14-針型閥，15-閥門(mén)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此：

一種連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的管道化裝置，如圖1所示，包括量筒1，柱塞泵2，油浴鍋3，反應(yīng)盤(pán)管4，攪拌槳5，冷卻盤(pán)管6，高壓罐7，收集罐8，壓力表9～11，針型閥12～14，閥門(mén)15，該閥門(mén)15也是針型閥。反應(yīng)盤(pán)管4位于油浴鍋3內(nèi)，油浴鍋3內(nèi)設(shè)置有攪拌槳5；高壓罐7上設(shè)置有壓力表11。

量筒1通過(guò)柱塞泵2與反應(yīng)盤(pán)管4的進(jìn)口相連，在柱塞泵2與反應(yīng)盤(pán)管4進(jìn)口之間的連接管路上沿著物料流向依次設(shè)置有壓力表9、針型閥12；柱塞泵2用于輸送反應(yīng)原料以及控制物料的流速。

反應(yīng)盤(pán)管4的出口與冷卻盤(pán)管6的進(jìn)口相連，冷卻盤(pán)管6的出口與高壓罐7的進(jìn)口相連，高壓罐7的出口與收集罐8相連；在反應(yīng)盤(pán)管4的出口與冷卻盤(pán)管6的進(jìn)口之間的連接管路上設(shè)有壓力表10；冷卻盤(pán)管6的出口與高壓罐7的進(jìn)口之間的連接管路上沿著物料流向依次設(shè)置有針型閥13、針型閥14，在高壓罐7的出口與收集罐8之間的連接管路上設(shè)置有閥門(mén)15。

該管道化反應(yīng)生產(chǎn)裝置中管路均為ф3不銹鋼管(內(nèi)徑2mm)，反應(yīng)盤(pán)管4長(zhǎng)80m，反應(yīng)盤(pán)管4總?cè)莘e為251ml。冷卻盤(pán)管6長(zhǎng)1m。

在該管道化反應(yīng)生產(chǎn)裝置中，壓力的穩(wěn)定是維持反應(yīng)穩(wěn)定的重要因素；設(shè)置高壓罐7的目的是能夠?qū)⒎磻?yīng)液暫時(shí)存儲(chǔ)在高壓罐7中，并使體系維持一定的壓力以上。如去除該高壓罐7，僅通過(guò)閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)維持體系壓力，如閥門(mén)開(kāi)度太小，則體系內(nèi)壓力過(guò)高，甚至發(fā)生安全事故；如開(kāi)度太大，則體系內(nèi)壓力低，原料在高溫汽化，其飽和蒸汽壓較大，會(huì)將反應(yīng)液沖出反應(yīng)盤(pán)管4，導(dǎo)致流動(dòng)不穩(wěn)定。而且，如沒(méi)有該高壓罐7，則體系穩(wěn)定性很差，環(huán)境溫度、油浴溫度等的波動(dòng)都會(huì)對(duì)體系造成巨大影響。

冷卻盤(pán)管6的作用是使反應(yīng)液溫度將至室溫，在開(kāi)釜等過(guò)程中能夠減少有機(jī)蒸汽的產(chǎn)生。

針型閥12-14的作用為在管路拆卸或需要泵排氣等過(guò)程中，能夠?qū)Ⅲw系各部分?jǐn)嚅_(kāi)進(jìn)行處理所用。在正常操作過(guò)程中閥門(mén)12-14均處于打開(kāi)狀態(tài)。

壓力表10測(cè)定的是反應(yīng)盤(pán)管4的末端壓力(近似認(rèn)為是反應(yīng)壓力)，壓力表11測(cè)定的是高壓罐6的壓力。

壓力表9測(cè)定的是反應(yīng)盤(pán)管4的進(jìn)口端壓力，測(cè)定該壓力的目的是能夠監(jiān)測(cè)反應(yīng)盤(pán)管4前端壓力，防止壓力過(guò)高對(duì)泵造成損害；能夠得到反應(yīng)盤(pán)管4內(nèi)壓力降的數(shù)據(jù)。

實(shí)施例1、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，采用圖1中所示裝置，以乙酸乙酯和正丙胺為原料，依次進(jìn)行以下步驟：

(1)在量筒1加入乙酸乙酯300ml，將體系內(nèi)閥門(mén)(包括針型閥12-14、閥門(mén)15)全開(kāi)，采用大流速10ml/min使反應(yīng)盤(pán)管4內(nèi)充滿乙酸乙酯；將量筒1內(nèi)剩余的乙酸乙酯回收，加入乙酸乙酯和正丙胺的混合液450ml作為反應(yīng)原料液，乙酸乙酯和正丙胺的摩爾比為1:1。

(2)用氮?dú)鈱Ⅲw系內(nèi)壓力(即，反應(yīng)盤(pán)管4內(nèi)的壓力)充至3mpa(此時(shí)，壓力表9、壓力表10的讀數(shù)均為3mpa)，關(guān)閉閥門(mén)15。打開(kāi)油浴鍋3，設(shè)定溫度為170℃，打開(kāi)攪拌槳5，等待溫度上升至反應(yīng)溫度。

備注說(shuō)明：氮?dú)獾某淙敕绞嚼缈蔀椋翰鹦堕y門(mén)15后的管線，并在此閥門(mén)15處接入氮?dú)怃撈浚渲猎O(shè)定壓力后再拆除氮?dú)怃撈?，裝回原來(lái)管線。

(3)在柱塞泵2處設(shè)定流量0.40-0.90ml/min，開(kāi)始進(jìn)料反應(yīng)。注意觀察壓力表11的示數(shù)，當(dāng)壓力高于5mpa時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)15，將反應(yīng)液放入收集罐8中，直至高壓罐中壓力下降至3mpa，關(guān)閉閥門(mén)15。

(4)待反應(yīng)原料反應(yīng)完畢(即，量筒1內(nèi)的反應(yīng)原料液排放完畢)后，在量筒1中加入乙酸乙酯，乙酸乙酯以同樣的設(shè)定流量進(jìn)入反應(yīng)盤(pán)管4，使反應(yīng)盤(pán)管4內(nèi)充滿乙酸乙酯，從而使所有的反應(yīng)液均能排入至高壓罐7內(nèi)。

再關(guān)閉柱塞泵2以及體系內(nèi)所有閥門(mén)(針型閥12～14、閥門(mén)15)，使油浴鍋3、攪拌槳5等裝備停止工作。

(5)打開(kāi)閥門(mén)15，收集高壓罐7中的反應(yīng)液。

將高壓罐7和收集罐8中的反應(yīng)液匯總后，減壓蒸餾脫除(15torr，50℃)少量未反應(yīng)原料(乙酸乙酯、正丙胺)及清洗用乙酸乙酯、以及生成的乙醇；即可得到反應(yīng)產(chǎn)物n-正丙基乙酰胺。

不同的流速條件下，反應(yīng)產(chǎn)率如下表1所示：

表1、170℃，原料比1:1反應(yīng)結(jié)果

實(shí)施例2、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，

乙酸乙酯和正丙胺的摩爾比為1:0.5；

在柱塞泵2處設(shè)定流量0.40-1.00ml/min，

其余等同于實(shí)施例1。

不同的流速條件下，反應(yīng)產(chǎn)率如下表2所示：

表2、170℃，原料比1:0.5反應(yīng)結(jié)果

實(shí)施例3、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，

乙酸乙酯和正丙胺的摩爾比為1:2；

在柱塞泵2處設(shè)定流量0.40-1.00ml/min；

其余等同于實(shí)施例1。

不同的流速條件下，反應(yīng)產(chǎn)率如下表3所示：

表3、170℃，原料比1:2反應(yīng)結(jié)果

實(shí)施例4、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法；

設(shè)定溫度為200℃；

柱塞泵2處設(shè)定流量0.60-2.10ml/min；

其余等同于實(shí)施例1。

不同的流速條件下，反應(yīng)產(chǎn)率如下表4所示：

表4、200℃，原料比1:1反應(yīng)結(jié)果

實(shí)施例5、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，

設(shè)定溫度為185℃；

柱塞泵2處設(shè)定流量0.40-1.40ml/min；

其余等同于實(shí)施例1。

不同的流速條件下，反應(yīng)產(chǎn)率如下表4所示：

表5、185℃，原料比1:1反應(yīng)結(jié)果

實(shí)施例6、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，以乙酸甲酯和正丙胺為原料，

乙酸甲酯和正丙胺的摩爾比為1:1；

相應(yīng)的，將實(shí)施例1中所用的乙酸乙酯均相應(yīng)的改成乙酸甲酯；

其余等同于實(shí)施例1。

不同的流速條件下，反應(yīng)產(chǎn)率如下表6所示：

表6、170℃，原料比1:1反應(yīng)結(jié)果

實(shí)施例7、一種管道化連續(xù)生產(chǎn)n-正丙基乙酰胺的方法，以乙酸丙酯和正丙胺為原料，

乙酸丙酯和正丙胺的摩爾比為1:1；

相應(yīng)的，將實(shí)施例1中所用的乙酸乙酯均相應(yīng)的改成乙酸丙酯；

其余等同于實(shí)施例1。

不同的流速條件下，反應(yīng)產(chǎn)率如下表7所示：

表7、170℃，原料比1:1反應(yīng)結(jié)果

對(duì)比例1、

步驟1)中，乙酸乙酯和正丙胺的混合溶液中，乙酸乙酯和正丙胺的摩爾比為2.8:1；

步驟2)中，打開(kāi)油浴鍋3，設(shè)定溫度為60℃；

步驟3)中的流速如表8所述。

其余等同于實(shí)施例1。

所得結(jié)果如表8所示。

表8、對(duì)比例1(60℃，原料比2.8:1)反應(yīng)結(jié)果

最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。然而本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多其他等同的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從本發(fā)明公開(kāi)的呢絨直接推導(dǎo)或聯(lián)想到的其他等同的實(shí)施方式，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。